Photonics – Chinese

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Ansys Insight: 关于高斯光束束腰尺寸的问题

    • Guilin Sun
      Ansys Employee
      Q:标量高斯光束怎么设置束腰尺寸?

      在FDTD 中的Gaussian 光源中,有两个选项,一个是标量高斯光束,实际上就是激光器输出的光束,尺寸相对比较大。由于是标量近似,不能随意将束腰的数值设置的很小,否则将违背标量结果的使用条件,产生严重的衍射。一般情况下,在光学波段,软件自动给出的数值已经是衍射极限。如果希望束腰更小,请使用矢量NA光源。

      此外,这两种光源的聚焦点是可以设置的,缺省情况下光源注射面就是束腰位置(聚焦面)。如果不是,请另外设置,参见 Ansys Insight: FDTD 初学者:高斯光源问题

      特别说明,在非光学波段,请验证束腰的大小。

      关于用高斯光束近似模式: 一些人用标量高斯光束近似大模场波导的模式来解析计算,多数情况下应该没有大问题。但是应该用多大的束腰半径可能没有统一的标准。其实,这种方法是早期弱波导情况为了近似计算而做的假设,现在都可以用模式计算软件直接计算模斑尺寸。

      Q: 对于矢量NA光源,如何验证腰斑的大小?

      A: 注意,标量高斯光束是按强度下降到e-2计算束腰半径的,对矢量光束,几何光学定义的是数值孔径NA,而不是光斑尺寸,如果一定要定义,可以参考瑞利极限,或者参考Abbe衍射光束的光斑大小。

      要“验证”的话,可以在添加监视器先找到轴向光强最强的地方,然后在这里添加横向监视器,这个就是在此网格精度下的聚焦面上光斑,你可以根据定义(是按高斯光束定义还是爱里斑定义)计算光斑尺寸。

      由于光斑尺寸可能与网格精度有关,因此,你需要在指定网格精度下计算光斑大小,网格精度变化,结果可能有少量变化。

      实际上是把不同概念的量混在一起了。

      原论坛有几个贴讨论此问题,有时间我整理一下。
    • jiananwu94
      Subscriber

      请问一下老师,高斯光源NA取值范围,以及该值对应的意义是什么呀

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